使用空气锁来进行废物处理的加压螺旋系统的制作方法
【专利摘要】危险废物通过粉碎受到处理，然后借助于输送器将材料传送穿过封闭体从而穿过直接的蒸汽冲击。封闭体被维持在大于或等于大气压的压力，以便将蒸汽温度维持成处于或高于212°F。压力锁定位在封闭体的进料口和卸料口。压力锁允许传输废物材料进入并离开封闭体，同时维持封闭体的内部与外部之间的压力差。
【专利说明】使用空气锁来进行废物处理的加压螺旋系统
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及废物处理，并且更特别地涉及用于潜在传染性的废物处理的方法和设备，其可在不同大气压进行操作。
【背景技术】
[0002]通常，生物危害材料或有害物必须被安全地处理。例如，生物危害材料存在于商业或政府废物处理工厂处、存在于医院和其它医疗设施场区内。此外，威胁农业和生态系统的传染性或潜在传染性废物和有害物可从国际航班、国际船舶、和私有船只的国际到达进入美国境内。这些类型的废物常常被称为检疫废物。在现场处理生物危害和/或检疫废物和有害物可防止昂贵的运输成本以及与这些成本相关联的风险。就在美国入境口岸处拦截的危险材料而言，现场处理也可以是强大的工具。快速和可靠处理传染性或潜在传染性材料可减轻或避免灾难性的爆发。
[0003]当处理用于处理的传染性废物时，重要的是确保待抛弃的最终废物产品没有病原性微生物。还希望的并且在一些情况下被定律要求的是使废物材料处于一定条件，使得个体部件(例如、一次性注射器、绷带、体液接收器和身体部分)是不可识别的。
[0004]潜在的废物处理方法包括焚烧、高压灭菌、微波灭菌或其它非焚烧处理方法，其中高压灭菌和焚烧是最常用的。环保法规已严格地限制使用焚烧来处理废物，并且替代处理方法(主要为蒸汽高压灭菌)常常被用作替代。与重力和真空高压灭菌相关联的典型问题包括对大量高压力(> I巴)蒸汽的需求。这些压力容器需要:初始的和持续的认证来确保压力容器完整性；冷却塔在循环的结束时冷却高压釜；仅限批量(不连续给料)系统。来自高压力高压釜的处理后的废物材料非常湿和重，从而导致增加的处理成本。一部分可获得的方法对于破坏病原性生物体并不完全有效。某些方法(例如高压灭菌)是“批量”处理系统，其在操作上效率低。批量处理系统限制处理吞吐量，因此需要在批料“正在烹制”的同时存储未处理的材料，从而造成对用户的附加需求。大多数批量处理方法需要这样的装备，其趋于在安装上是昂贵的，并且在操作上既昂贵又劳动密集。当前方法的再一些问题包括恶臭、有毒气体、液体和固体颗粒，它们被排至大气或释放至生活污水系统。例如，某些塑料在处于半固态状态时可释放挥发性有机化合物(VOC)，其有害于健康和环境。
[0005]一些法规要求处理温度为212° F且达指定的时间周期。被设计成在大气压进行操作的当前蒸汽杀菌系统在其位于海平面以上的不同海拔处时无法在正确的温度进行操作。在大多数热力学过程中，系统的温度直接正比于系统的压力，使得系统压力的变化导致系统温度的变化。例如，位于5000英尺MSL的大气压蒸汽处理系统在相对降低的压力中进行操作，并且相应地操作温度降低，在一些情况下低于212° F。
[0006]因此，需要连续给料(非批量处理)蒸汽杀菌系统，其能够在升高的海拔处进行操作，同时维持一定的表压，其等于或大于海平面处的大气压，以便维持212° F的必要系统温度。
【发明内容】
[0007]本文中公开的废物处理系统提供一种新颖方法来处理潜在传染性的废物。该废物处理系统采用连续吞吐(非批量处理)、物理破坏、升高的温度和低压力蒸汽的组合，来去除与危险废物材料相关联的生物危害(例如用以蒸汽杀灭细菌)。通过使用加压蒸汽，有可能完全消除活的微生物。该设备提供一种产品，其体积降低达到90% (压实)，被安全地保持在常规散装垃圾容器中，并且在常规垃圾车或滚装容器中被运输以丢弃在垃圾填埋地或类似设施中。该处理系统还合并有子系统，其允许引入气味控制化学制品，来在系统进行操作时减少讨厌的气味。
[0008]该废物处理系统包括数个部件，其被使用来以连续方式(高效率操作)引入和处理传染性废物，从而使废物材料不再有传染性。该系统包括蒸汽腔室，其具有在两端设置有压力锁的长形封闭体。可旋转输送器定位在封闭体内。给料斗和可选的粉碎器定位在封闭体的一个端部处。卸料区域定位在封闭体的另一端部处。
[0009]给料斗接收废物材料，并将之供给到粉碎器中。可选的粉碎器在废物材料进入封闭体之前物理地分解废物材料。一旦材料经过粉碎器后，可选地向废物施加气味控制化学溶液。
[0010]可旋转的输送器定位成贯穿封闭体的长度。可旋转的输送器由外部驱动器件驱动。一系列蒸汽喷射阀定位在封闭体内，并被构造成直接向正被输送器传输的粉碎后的废物材料输送蒸汽。蒸汽套定位成围绕封闭体的一部分。行进穿过封闭体的废物材料受到最小温度为212° F或者更大的蒸汽的作用达指定的时间周期。
[0011]进料压力锁定位在封闭体的进口端部处，并包括顶部进料阀和底部进料阀。定位在封闭体(和旋转输送器)的另一端部处的有卸料压力锁，其具有顶部卸料阀和底部卸料阀。旋转输送器的每个端部处的两个阀构成每个端部处的压力锁。在一个构造中，阀是滑动型阀，其被驱动马达接合。滑动型阀是平坦结构，其可滑动至使阀的每侧密封地隔离于相对侧的位置。
[0012]在第一构造中，进口压力锁被构造成接收处于大气压的废物材料。同时，出口压力锁被构造成接收处于表压(或腔室的内部压力)的废物材料。压力锁可被启用，并从第一构造移动至第二构造。在第二构造中，进口压力锁被构造成输送废物材料至输送器，并且出口压力锁被构造成输送废物材料穿过卸料口。
[0013]废物处理系统通过压力锁的恰当操作在封闭体内维持所需的压力。如在压力锁中使用的，阀能够生成压力锁定区域，其定位在封闭体的内部与封闭体的外部之间。材料可在内部与外部之间传输，同时大致维持内部与外部之间的压力差。在每个操作情况下，处于旋转蒸汽输送器的每个端部处的两个可堆叠阀中的至少一个是封闭的。在操作期间没有点是处于给定端部(进料端部或卸料端部)的两个阀同时打开的。这样，阀在封闭体的内部与外部大气之间提供连续的压力密封。系统以基本连续的方式进行操作，而没有由压力锁阀切换位置引起的中断。
[0014]在处理期间，废物材料从进料压力锁移动、与输送器接合、并响应于输送器分驱动力行进穿过封闭体。废物在行进穿过封闭体的同时暴露于高温度并被低压力(<I巴)蒸汽处理。螺旋型输送器使废物材料受到搅动，并最大限度地暴露于蒸汽。在压力锁进行操作以在封闭体的内部与外部之间移动材料的同时该过程继续进行。[0015]进料压力锁和卸料压力锁的组合允许封闭体内的蒸汽被维持在高于外部大气压条件的压力。相应地，蒸汽的温度取决于封闭体的内部压力，而不是外部大气压。废物处理系统可在独立于废物处理系统的位置处的大气压的压力和温度受到操作。例如，废物处理系统可在科罗拉多州的多个区域中被操作，这里海拔可在海平面以上高于5，000英尺，而同时总是维持内部废物温度处于或高于212° F(100oC )。
[0016]在一替代示例中，废物处理系统可包括处于进料和卸料压力锁中的旋转阀。旋转阀可围绕轴线旋转通过多个构造，其中压力锁交替地暴露于外部大气和蒸汽腔室的内部。旋转阀在蒸汽腔室的内部与外部大气之间提供压力密封，同时促进废物材料移动进出蒸汽腔室。旋转阀向废物处理系统提供与滑动阀相同的功能，并且可以是类似地有利的。旋转阀可以被采用为机械给料器件，而从不使封闭体的内部直接暴露于大气压。
[0017]从本文提供的附图和详细描述，本公开的再一些形态、目的、特征、方面、益处、优点和实施例将变得清楚明了。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是废物处理系统的截面示意图，其中进料压力锁具有打开的顶部进料阀和封闭的底部进料阀，并且卸料压力锁具有打开的顶部卸料阀和封闭的底部卸料阀。
[0019]图2是废物处理系统的截面示意图，其中进料压力锁具有封闭的顶部进料阀和打开的底部进料阀，并且卸料压力锁具有封闭的顶部卸料阀和打开的底部卸料阀。
[0020]图3是废物处理系统的一替代示例的截面示意图，其中进料压力锁具有旋转阀，并且卸料压力锁具有旋转阀。
[0021]图4是图3的示例的截面示意图,示出了处于一替代构造的旋转阀。
【具体实施方式】
[0022]为了促进理解本公开的原理的目的，现在将参考在附图中示出的示例，并将使用特定语言来描述之。然而应该明白的是:并不旨在由此限制本公开的范围。所描述示例中的任何变更和进一步的修改、以及如在本文中描述的公开内容的原理的任何进一步应用都是可想到的，如本公开所属【技术领域】的技术人员通常会想到的。本公开的某些示例被十分详细地示出，但相关领域的技术人员应该理解的是与本公开无关的某些特征可以不被示出，以为简明之故。
[0023]用于处理传染性或潜在传染性废物材料的废物处理系统在本文中公开。该系统包括腔室100,其具有处于一个端部的进料压力锁(pressure lock) 102和处于另一端的卸料压力锁104(图1)。可选的粉碎器106定位成相邻于进料压力锁102。给料斗114定位成相邻于粉碎器106。定位在腔室100内的有输送器108。蒸汽套110定位成沿周向围绕腔室100的外部区域。定位在腔室100内的有喷射器112。
[0024]作为废物处理系统的总体概要，该系统通过使废物材料直接在加压环境中受到潮湿蒸汽热的作用来破坏和净化废物材料。可选地，粉碎设备与本系统组合使用。废物材料被放置到给料斗114中，其将材料供给到粉碎器106中。废物材料从粉碎器106进入进料压力锁102。进料压力锁102连续地密封腔室100的进口。进料压力锁102被启用，使废物材料与封闭体的外部流体地隔离，并促进废物材料向腔室100中的引入。输送器108使废物材料行进穿过腔室100，同时经受搅动运动。废物材料受到供应自喷射器112的蒸汽和来自蒸汽套110的热的作用。在腔室100的出口处，废物材料进入卸料压力锁104。卸料压力锁104连续地密封腔室100的出口。卸料压力锁104被启用，使废物材料与腔室100流体地隔离，并促进废物材料移动到废物处理系统之外。
[0025]废物处理系统包括数个部件，其在本文中以更多细节被描述。腔室100包括长形封闭体116，其具有处于一个端部处用于接收废物材料的进料开口 118和处于其相对端部处用于输送处理后的废物材料的卸料开口 120。长形封闭体116具有圆柱形内壁122。
[0026]输送器108延伸穿过长形封闭体116处于进料开口 118与卸料开口 120之间。输送器108优选为螺旋杆型输送器或螺旋钻型输送器，其具有附接至轴126的螺旋叶片124。螺旋杆包括沿着轴126的绝大部分的连续螺旋梯(阿基米德螺线)。输送器108可旋转地安装在中枢128处，邻近进料开口 118和卸料开口 120。中枢128可包括被密封的轴承或衬套，并且在外部大气与腔室100的内部之间提供大气压密封。输送器108装配到长形封闭体116中，在其叶片124与封闭体116的内壁122之间有小间隙。输送器108由输送器驱动器130驱动，其通过链条和齿轮或其它器件可旋转地连接至轴126。输送器驱动器130向输送器108给予旋转运动。输送器108的可旋转性和螺旋形状实现将废物材料从进料开口 118穿过封闭体116传输至卸料开口 120。
[0027]在图1示例中，进料压力锁102定位在粉碎器106与进料开口 118之间。进料压力锁102促进临时存储和传送废物材料从粉碎器106穿过进料开口 118并进入腔室100中。进料压力锁102包括顶部进料阀132和底部进料阀134。顶部进料阀132定位成相邻于粉碎器106的粉碎器出口。底部进料阀134定位成相邻于进料开口 118。在某些实施例中，顶部进料阀132和底部进料阀134是滑动阀，其可在打开位置与封闭位置之间滑动。进料压力锁102包括滑动通道136。顶部进料阀132和底部进料阀134可沿着滑动通道136在打开位置与封闭位置之间移动。顶部进料阀132在粉碎器106与进料压力锁102的内部138 (用作收集废物的空间)之间提供往复运动流体密封。类似地，底部进料阀134在腔室100与进料压力锁102的内部138之间提供往复运动流体密封。
[0028]卸料压力锁104定位在卸料开口 120与卸料出口 140之间。卸料压力锁104促进临时存储和传送处理后的废物材料从卸料开口 120到卸料出口 140。卸料压力锁104类似于进料压力锁102发挥功能，并包括顶部卸料阀142和底部卸料阀144。顶部卸料阀142定位成相邻于卸料开口 120。底部卸料阀144定位成相邻于卸料出口 140 (或相邻于卸料出口140的入口)。在一些实施例中，顶部卸料阀142和底部卸料阀144是滑动阀，是可在打开位置与封闭位置之间滑动。卸料压力锁104包括滑动通道146。顶部卸料阀142和底部卸料阀144可沿着滑动通道146在打开位置与封闭位置之间移动。顶部卸料阀142在卸料开口 120与卸料压力锁104的内部148 (用作收集废物的空间)之间提供往复运动流体密封。类似地，底部卸料阀144在内部148与卸料出口 140之间提供往复运动流体密封。
[0029]进料压力锁102和卸料压力锁104的进料阀和卸料阀可为本领域中公知的且适合于本申请的多种类型的工业滑动阀中的任一种。这些阀可在市场上买到，并且能够如在本文中描述的那样提供往复运动流体密封。这种阀的一个示例为Orbinox公司的BC(SER.90)方口刀闸阀，其可被合并到本文描述的系统中。
[0030]进料压力锁102和卸料压力锁104的阀各自被驱动器150接合。驱动器150为阀中的每个提供平移运动，并使阀在打开位置与封闭位置之间移动。驱动器150可为电动马达、液压马达、或本领域中公知的多种装置中的任一做。
[0031]可选的粉碎器106可为适合于粉碎废物材料的任何制作样式和构造。粉碎器106通常采用粉碎废物材料的协作式旋转切割器152。被粉碎的废物材料在尺寸上缩小，并具有增加的整体表面面积，其增强蒸汽渗透。粉碎器106可被做成多种构造，其可根据待处理的材料来选择。例如，它可包括一轴、二轴或四轴粉碎器，或多个二轴粉碎器或多种粉碎器构造中的任一种。粉碎器106包括给料斗114，其连接至粉碎器106的顶部部分。给料斗114包括颈缩形状，使得附接至粉碎器106的部分小于给料斗114的开口。粉碎器出口定位在粉碎器106的基底处，其相邻于进料压力锁102的顶部进料阀132。
[0032]一个或多个导管从低压蒸汽源连接至封闭体116的内部，以便使蒸汽与废物材料直接接触。腔室100包括多个喷射器112，其流体地连通至导管。四个喷射器112在图1中示出，然而可存在更多或更少的喷射器112。喷射器112在进料开口 118与卸料开口 120之间的多个位置处沿纵向方向彼此间隔开。可沿纵向方向以及沿周向围绕封闭体116增加附加的喷射器112。喷射器112被定位成在腔室100内的多个位置处将蒸汽携带至废物材料，使得废物材料多次暴露于蒸汽源的直接冲击。蒸汽源可为任何适当的蒸汽源，比如锅炉或蒸汽发生器。导管可相对于喷射器112穿过导管到蒸汽源的连接性被配置成多种构造。例如，喷射器112可各自被构造成同时提供蒸汽和用于气味控制的化学制品。配置还可被构造成使得喷射器112仅携带蒸汽或蒸汽和气味控制化学制品的组合。
[0033]蒸汽套110环绕封闭体116的一部分。蒸汽套110具有由内壁和外壁限定出的内部区域，并且能够保持蒸汽。蒸汽套Iio接收来自向喷射器112供应蒸汽的相同蒸汽源的蒸汽。蒸汽套110抵接封闭体116的外表面，或者替代地，蒸汽套110与封闭体116是一体的。蒸汽套110维持来自蒸汽源的蒸汽的温度(通常为240-245华氏度)(< I巴压力)，并向腔室100的内部提供热源。
[0034]泄压阀154被合并到腔室100中。泄压阀154与腔室100的内部流体地连通，并且能够维持腔室100的内部压力。泄压阀154可为任何类型，其适合于在所限定的内部压力被超过时接合并释放容器内的压力。
[0035]本文中描述的废物处理系统提供新颖方式来处理废物材料。先有系统包括螺旋钻，其以大气压或封闭体内的下降压力进行操作。新系统提供加压处理系统，其允许实现比大气压下实现的内部温度更高的内部温度。该系统不需要ANSI压力额定容器，因为该系统不以大于15psig(l巴)的压力进行操作。然而，该系统以在任何情况下都足以维持温度等于或大于212° F的压力进行操作。此外，不同于高压高温处理系统，本系统被设计成避免熔化塑料，其在熔融或半固态状态下可释放挥发性有机化合物(VOC)，其有害于健康和环境。
[0036]以上特性通过使用进料压力锁102和卸料压力锁104来实现，它们提供为废物材料提供一种方式来进入和离开腔室100，同时维持腔室100的内部与外部大气之间的压力差。因此，阀可被定位在各种构造中，其实现并维持大气压与腔室100的内部压力之间的压力差，同时促进废物材料穿过压力锁的移动。在整个操作期间，每个压力锁中的阀的至少一个被封闭，使得腔室100的内部总是流体地密封于外部。
[0037]例如，当顶部进料阀132处于封闭位置(图2)时，粉碎器106流体地密封于内部138，并且内部138还密封于周围大气。当顶部进料阀132处于封闭位置并且底部进料阀134处于打开位置(图2)时，进料压力锁102被构造成传输废物材料穿过进料开口 118。
[0038]当底部进料阀134处于封闭位置(图1)时，内部138流体地密封于腔室100。当底部进料阀134处于封闭位置并且顶部进料阀132处于打开位置(图1)时，内部138流体地密封于腔室100，并且进料压力锁102被构造成接收来自粉碎器106的废物材料。
[0039]当顶部卸料阀142处于封闭位置(图2)时，腔室100流体地密封于内部148。当顶部卸料阀142处于封闭位置并且底部卸料阀144处于打开位置(图2)时，卸料压力锁104被构造成传输废物材料穿过卸料出口 140。
[0040]当底部卸料阀144处于封闭位置(图1)时，内部148流体地密封于卸料出口 140，并且内部148还密封于周围大气。当底部卸料阀144处于封闭位置并且顶部卸料阀142处于打开位置(图1)时，内部148流体地密封于卸料出口 140，并且卸料压力锁104被构造成接收穿过卸料开口 120的处理后的废物材料。这样，压力差总是被维持在大气压与腔室100的内部压力之间。
[0041]在废物处理系统的操作期间，当处于第一构造(图1)时，均匀压力区域160被维持在卸料压力锁104与腔室100。在该构造中，被粉碎的废物材料可蓄积在底部进料阀134的表面上。同时，处理后的废物材料可经由输送器108沉积在底部卸料阀144的表面上。在适当时间，系统可从第一构造过渡至第二构造(图2)。在第二构造(图2)中，均匀压力区域260被维持在腔室100与进料压力锁102的内部138之间。在该构造中，废物材料可从卸料压力锁104内传送穿过卸料出口 140。类似地，废物材料可从进料压力锁102内传送穿过进料开口 118以接合输送器108。同时，废物材料可会集在顶部进料阀132的表面上。输送器108传输废物材料穿过封闭体116至卸料开口 120，在这里它会集在顶部卸料阀142的表面上。当足够量的废物材料已蓄积在顶部卸料阀142处和/或顶部进料阀132处时，废物处理系统可从第二构造(图2)过渡至第一构造(图1)。然后可重复该过程。
[0042]进料压力锁102和卸料压力锁104中的阀的构造允许废物处理系统被连续地操作，而不中断废物穿过系统的流动。当废物处理系统处于第一构造(图1)时，废物材料可同时地和/或以它进入卸料压力锁104的相同速率进入进料压力锁102。在第二构造中，废物材料可同时地或以处理后的废物材料从卸料压力锁104排放穿过卸料出口 140的相同速率，从进料压力锁102排放穿过进料开口 118。输送器108可继续传输废物材料穿过封闭体116，甚至在系统在第一和第二构造之间过渡的同时。
[0043]进料压力锁102和卸料压力锁104的顶部阀和底部阀可按协作一致的方式被操作。例如，可通过首先封闭顶部进料阀132且同时封闭顶部卸料阀142，来将废物处理系统从第一构造改变至第二构造。替代地，可顺次地操作顶部阀。可在打开底部卸料阀144的同时打开底部进料阀134。替代地，可顺次地操作底部阀。该协作操作确保在腔室100与外部大气之间维持压力差。协同地同时操作顶部阀和底部阀还可允许腔室100的累积容积在废物处理系统的整个操作期间保持恒定。
[0044]废物材料在行进穿过废物处理系统的同时在数个点处被改变和处理。在可选的第一步骤中，可由粉碎器106处理废物材料。废物材料首先被引入到给料斗114中，其可呈多种形式，比如打包或装箱的生物材料等。给料斗114的颈缩部分引导废物进入粉碎器106中。粉碎器106执行各种功能。粉碎器106中的旋转切割器152协同地操作，以物理地撕碎废物材料。粉碎器106去除包裹废物材料的任何包装，并粉碎被包装的废物。粉碎器106将废物材料分解成具有相对均匀颗粒尺寸的更小部分，其增加废物材料的暴露表面面积的量。粉碎过程可通过提供被气动操作的冲头或其它协助装置得到增强，其向给料斗114中的废物材料施加下向压力，以使之与旋转切割器152更有力地接合。
[0045]该系统允许对废物材料的可选化学处理。可在数个点处向废物材料添加气味控制溶液。被加热的大气和蒸汽向腔室100中的废物材料的可选直接冲击有助于确保对活微生物的完成破坏。可通过脱水去除通过直接蒸汽冲击向废物材料中引入的湿气。
[0046]废物材料通过重力从进料压力锁102穿过进料开口 118被传递至输送器的端部。当旋转时，输送器108传输废物材料(输送器的螺旋形状的一种功能)从进料开口 118穿过封闭体116至卸料开口 120。输送器108传输并混合废物材料，以增强蒸汽对废物材料的渗透性。
[0047]蒸汽沿着输送器108的长度在多个点处穿过喷射器112被施加废物材料。此外，通过蒸汽套110供应热。蒸汽被维持成处于或高于标准大气压，并且温度被维持成处于或高于212° F。蒸汽套110被维持在一定温度，使得封闭体116的内壁的表面被保持在处于或高于212° F的温度。蒸汽套110和喷射器112的组合使封闭体116内的废物材料的温度快速地升高至等于或大于海平面以上的任何海拔处的水的沸点的温度。废物材料经由突入封闭体116内部的喷射器112暴露于蒸汽。
[0048]输送器108的混合作用确保蒸汽与废物材料的所有或基本所有表面发生接触，并且加热确保传染性微生物被完全杀死。输送器108搅动并翻滚废物材料，以增强蒸汽与废物材料之间的接触。类似地，输送器108的作用确保废物与封闭体116的被加热的圆柱形内壁122之间的良好接触。输送器108的螺旋叶片与封闭体116的内壁的紧密配合确保废物材料至少间歇地与被加热内壁122维持接触。可在输送器108上设置混合凸舌(未示出)，以增强蒸汽对废物的渗透性。输送器108的速度被控制成使得废物材料在腔室100中的驻留时间足够长，以充分地处理废物材料以及遵守相关法规(例如30分钟)。
[0049]蒸汽套110可提供对废物材料的进一步处理，包括与热表面接触，使得废物材料中的湿气被转换成蒸气。蒸汽套110可附加地提供器件来使废物材料脱水，由此从废物材料中分离可回收利用的湿气，并减小废物材料的体积。
[0050]蒸汽在一定压力被引入，该压力被维持在海平面大气压(?15psig)，使得相应温度被维持成处于或高于212° F。本文中描述的独特压力锁系统确保蒸汽腔室内的压力可被维持成在相对于蒸汽腔室引入和去除废物材料的同时保持恒定。这是有利的，特别是对于高海拔处的应用(例如科罗拉多州的某些地方)，这里大气压沸点温度相对于海平面处的大气压降低。废物处理系统独特地适合于在升高的温度进行操作，同时遵守现行法规(例如在212° F达30分钟)。因为蒸汽被维持成接近15psig，所以废物处理系统不需要ANSI额定高压力容器。
[0051]泄压阀154协助控制腔室100内的压力。在废物处理系统的操作期间，通过喷射器112的使用向系统添加能量。通过使用泄压阀154来控制和维持腔室100内的压力。如果腔室100的内部压力超过预定阈值极限例如15psig，则泄压阀154排出空气或蒸汽。
[0052]处理后的废物材料通过卸料出口 140排出。卸料可包括连接至配重的挡板阀，其通常维持卸料开口 120处于封闭状态。随着废物材料在卸料出口 140内蓄积，挡板在废物材料的重量作用下打开，从而容许废物材料被排放至适当的卸料区域，比如输送带或压实器。从那里，处理后的废物材料可被安全地运输至垃圾填埋地或任何其它适当的垃圾倾倒场所。
[0053]废物处理系统可包括任何数量的传感器，其可监测系统内多个点处的温度、压力和其它条件。例如，蒸汽套110中的蒸汽温度可热电偶(未示出)得到控制，所述热电偶定位在蒸汽套110上或内，并操作阀来控制蒸汽流。此外，热电偶可设置在封闭体116的表面上。热电偶可操作阀(未示出)，其控制蒸汽流，以将废物材料的温度维持在必要的212° F处。
[0054]废物处理系统的一替代示例在图3和4中示出。该废物处理系统与前面公开的一样操作，但进料和卸料压力锁除外。该废物处理系统具有进料压力锁302和卸料压力锁304。进料压力锁302包括进料旋转阀306，并且卸料压力锁304包括卸料旋转阀308。旋转阀提供与图1和2的示例的进料阀和卸料阀类似的功能。
[0055]旋转阀306和308可为多种设计中的任一种。在图3示例中，进料旋转阀306具有一部分，该部分可围绕轴线310旋转，并且可围绕轴线310定位在多个旋转位置。进料旋转阀306具有四个叶片312。叶片312被构造成与弯曲表面314密封地交互作用。在进料旋转阀306旋转期间的任一点处，至少两个叶片312与弯曲表面314密封地交互作用，使得腔室100总是流体地密封于外部大气。在第一构造(图3)中，叶片312中的至少两个定向成大致竖直取向，并且废物材料蓄积在由叶片312的交叉限定出的四个隔间316的两个中。随着叶片312从第一构造旋转(在该情况下，例如，相对于图3的视角沿逆时针方向)至第二构造(图4)，两个隔间316变成与腔室100以及外部大气流体地隔离。被隔离的隔间316由弯曲表面314以及叶片312界定。被隔离隔间316中在前面暴露于粉碎器出口的一个容纳废物材料，并具有等于外部大气的压力的压力。另一被隔离隔间316在前面暴露于进料开口 118，不容纳废物材料，并且具有等于腔室100的内部压力的压力。
[0056]随着叶片312进一步旋转(从图4的构造至图3的构造)，蓄积的废物材料沿着弯曲表面314被传输，直到叶片312之一不接触表面314，由此使得隔间316变得被加压与腔室100的内部压力360 (图3) —致，并且废物材料通过进料开口 118被沉积。同时地，相邻隔间316接收废物材料，其然后沿着弯曲表面314被传输，并且重复该过程。
[0057]卸料旋转阀308以与进料旋转阀306相似的方式进行操作，并且包括叶片312，其可围绕轴线318旋转。卸料旋转阀308接收处于腔室100的内部压力460的废物材料(图
4)。随着卸料旋转阀308的叶片312旋转，废物材料蓄积在四个隔间316之一中。随着叶片312进一步旋转，蓄积的废物材料沿着弯曲表面314之一在隔间316之一内被传输，直到叶片312之一不接触表面314。隔间316然后变得被加压与外部大气压一致，并且废物材料通过卸料出口 140被沉积。
[0058]旋转阀306和308可通过允许输送器108的连续操作的任何方式被同时操作。可通过电驱动马达或多种适当的运动驱动装置(未示出)中的任一种，来可旋转地驱动旋转阀306和308。除了旋转阀306和308之外，图3和4的示例废物处理系统以与在前面公开并在图1和2中示出的废物处理系统相似的方式进行操作。图3的构造与图1的构造相应，而图4的构造与图2的构造相应。
[0059]旋转阀306和308并不局限于本文中描述的结构，并且可为多种工业旋转阀中的任一种，其是本领域中公知的并适合于本申请。这类阀是可获得的，并且能够如在本文中描述那样提供流体密封。除了本文中描述的滑动阀和旋转阀之外，其它阀类型和构造也可被设想为本公开的一部分。作为一个非限制性示例，滑动阀可以各自单独地被蝶形阀替换。
[0060]可对本文中描述的废物处理系统做出各种修改。例如，输送器108可包括带式输送器或被分别控制的两个或更多个部段。其它设计选择比如替代材料和尺寸被包括在本公开的范围内。
[0061]虽然已经在附图和前面的描述中详细地示出和描述了本公开，但是其应该被视为在本质上是示例性的而不是限制性的，应该明白的是:只是已经示出和描述了优选示例，并且处于由后附权利要求书限定出的发明的精神内的所有变化、等同方案和修改都希望得到保护。
【权利要求】
1.一种用于处理废物材料的废物处理系统，包括: 封闭体，具有内部，并包括处于一个端部的进料开口和处于另一端部的卸料开口； 输送器，定位在所述进料开口与所述卸料开口之间； 蒸汽源和从所述蒸汽源连接至所述封闭体的内部的导管； 进料压力锁腔室，定位成相邻于所述进料开口 ；和 卸料压力锁腔室，定位成相邻于所述卸料开口。
2.如权利要求1所述的废物处理系统，进一步包括:卸料出口和具有粉碎器出口的粉碎器，其中所述进料压力锁腔室包括可滑动地定位成相邻于所述粉碎器出口的顶部进料阀和可滑动地定位成相邻于所述进料开口的底部进料阀，并且其中，所述卸料压力锁腔室包括可滑动地定位成相邻于所述卸料开口的顶部卸料阀和可滑动地定位成相邻于所述卸料出口的底部卸料阀。
3.如权利要求2所述的废物处理系统，其中，所述底部进料阀能在打开位置与封闭位置之间滑动； 其中，当处于封闭位置时，所述内部流体地密封于所述进料压力锁腔室；并且 其中，当处于打开位置时，所述进料压力锁腔室与所述内部流体地连通。
4.如权利要求2所述的废物处理系统，其中，所述顶部进料阀能在打开位置与封闭位置之间滑动； 其中，当处于封闭位置时，所述进料压力锁腔室流体地密封于外部大气；并且 其中，当处于打开位置时，所述进料压力锁腔室与外部大气流体地连通。
5.如权利要求2所述的废物处理系统，其中，所述顶部卸料阀能在打开位置与封闭位置之间滑动； 其中，当处于封闭位置时，所述卸料压力锁腔室流体地密封于所述内部；并且 其中，当处于打开位置时，所述卸料压力锁腔室与所述内部流体地连通。
6.如权利要求2所述的废物处理系统，其中，所述底部卸料阀能在打开位置与封闭位置之间滑动； 其中，当处于封闭位置时，所述卸料压力锁腔室流体地密封于外部大气；并且 其中，当处于打开位置时，所述卸料压力锁腔室与外部大气流体地连通。
7.如权利要求1所述的废物处理系统，其中，所述进料压力锁腔室包括旋转阀。
8.如权利要求7所述的废物处理系统，其中，所述旋转阀能围绕轴线旋转通过多个旋转位置； 其中，在每个旋转位置，所述旋转阀在所述内部与所述外部大气之间提供流体密封； 所述旋转阀进一步包括用于接收废物材料的隔间；并且 其中，在旋转期间，所述隔间将废物材料从所述外部大气围绕所述轴线旋转地携带至所述内部。
9.如权利要求1所述的废物处理系统，其中，所述卸料压力锁腔室包括旋转阀。
10.如权利要求9所述的废物处理系统，其中，所述旋转阀能围绕轴线旋转通过多个旋转位置； 其中，在每个旋转位置，所述旋转阀在所述内部与所述外部大气之间提供流体密封； 所述旋转阀进一步包括用于接收废物材料的隔间；并且其中，在旋转期间，所述隔间将废物材料从所述内部围绕所述轴线旋转地传输至所述外部大气。
11.如权利要求1所述的废物处理系统，其中，所述输送器是具有螺旋叶片的螺旋钻型输送器。
12.如权利要求1所述的废物处理系统，进一步包括:蒸汽套，其定位成沿周向围绕所述封闭体的外表面的一部分。
13.一种用于处理废物材料的方法，包括: 将废物材料添加至进料压力锁腔室，所述进料压力锁腔室流体地暴露于处于大气压的外部； 使所述废物材料与所述外部流体地隔离； 将所述废物材料从所述进料压力锁腔室移动至具有内部的封闭体，其中所述内部流体地密封于所述外部； 将所述废物材料从所述封闭体的进料开口传输至所述封闭体的卸料开口 ； 以蒸汽处理所述废 物材料； 将所述废物材料移动至卸料压力锁腔室，其中所述卸料压力锁腔室流体地暴露于所述内部； 使所述废物材料与所述内部流体地隔离；以及 将所述废物材料流体地暴露于所述外部，其中所述内部在废物处理过程中总是与所述外部流体地隔离。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤:将所述废物材料添加至具有粉碎器出口的粉碎器。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括:卸料出口； 其中，所述进料压力锁腔室包括可滑动地定位成相邻于所述粉碎器出口的顶部进料阀和可滑动地定位成相邻于所述进料开口的底部进料阀；并且 其中，所述卸料压力锁腔室包括可滑动地定位成相邻于所述卸料开口的顶部卸料阀和可滑动地定位成相邻于所述卸料出口的底部卸料阀。
16.如权利要求13所述的方法，其中，所述进料压力锁腔室包括进料旋转阀，并且其中所述卸料压力锁腔室包括卸料旋转阀； 其中，所述进料旋转阀能围绕第一轴线旋转通过多个第一旋转位置； 其中，在每个第一旋转位置，所述进料旋转阀在所述内部与所述外部之间提供流体密封； 所述旋转阀进一步包括用于接收废物材料的第一隔间； 其中，在旋转期间，所述第一隔间将所述废物材料围绕所述轴线从所述外部传输至所述内部； 其中，所述卸料压力锁腔室包括卸料旋转阀； 其中，所述卸料旋转阀能围绕第二轴线旋转通过多个第二旋转位置； 其中，在每个第二旋转位置，所述卸料旋转阀在所述内部与所述外部之间提供流体密封； 所述卸料旋转阀进一步包括用于接收所述废物材料的第二隔间；并且其中，在旋转期间，所述第二隔间将所述废物材料围绕所述轴线从所述内部传输至所述外部。
17.—种用于处理生物材料的废物处理系统,包括: 长形封闭体，具有内部，并包括定位在一个端部用于接收废物材料的进料开口和定位在另一端部用于交付处理后的废物材料的卸料开口； 输送器，用于将废物材料从所述进料开口穿过所述封闭体移动至所述卸料开口，其中所述输送器是具有螺旋叶片的螺旋钻型输送器； 蒸汽源和从所述蒸汽源连接至所述封闭体的内部的导管； 卸料出口 ； 进料压力锁腔室，定位成相邻于所述进料开口 ； 卸料压力锁腔室，定位成相邻于所述卸料开口 ；并且 其中，所述进料压力锁腔室包括可滑动地定位成相邻于所述粉碎器出口的顶部进料阀和可滑动地定位成相邻于所述进料开口的底部进料阀；并且 其中，所述卸料压力锁腔室包括可滑动地定位成相邻于所述卸料开口的顶部卸料阀和可滑动地定位成相邻于所述卸料出口的底部卸料阀。
18.如权利要求17所述的废物处理系统，进一步包括:喷射器，其连接至所述导管并定位成与所述内部处于流体连通，并且其中所述喷射器向所述封闭体内的材料供应蒸汽。
19.如权利要求17所述的废物处理系统，进一步包括:蒸汽套，其定位成围绕所述封闭体的一部分，并且其中所述蒸汽套定位成向所述内部供应热能。
【文档编号】B65G53/50GK103979319SQ201410113610
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2013年2月13日
【发明者】R·G·麦基, P·默维斯, B·罗斯 申请人:生物安全工程公司